第八章IP交换技术

连接建立过程
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LSP的建立过程
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MPLS的数据传输
入口路由器的处理过程
数据分组到 LSP 的映射、将数据分组封装成标记分组、将标 记分组从相应端口转发出去
核心路由器的处理过程
依据标记进行转发
出口路由器的处理过程
弹出标记、用网络层地址查找路由表确定下一跳
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LSP上的数据转发
第八章 IP交换技术
1. IP技术与ATM技术的融合 2. Ipsilon公司的IP交换技术 3. 标签（Tag）交换技术
4. 多协议标百度文库交换（MPLS）技术
1
学习要点：
1.了解IP交换产生的背景。
2.了解IP交换的种类。 3.了解IP交换的基本概念。 4.了解IP交换的基本特点和基本交换原理。 5.了解标记交换的特点和基本交换原理。 6.了解多协议标记交换的特点和基本交换原理。
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传统IP交换技术
26
MPLS技术
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MPLS体系结构
LER
标记交换路径 LSP
IP
LER IP LABEL
LSR
IP LABEL
LSR
LER
IP LSR
标记分布协议 LDP
LABEL
LER
标记分布协议 LDP
LSR
LER
标记分布协议 LDP
IP
LER LER
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MPLS相关基本概念（1）
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IP交换的基本原理
1.几个重要的概念 （1）流 （2）输入输出端口 （3）直通连接 2.IP交换的工作原理 IP交换的工作过程可分为这样四个阶 段：
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1）从默认信道上传来数据包
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2）要求上游节点在所分配的VC上传送分组
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3）从下游节点收到改向消息
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4）在ATM直通连接上传送分组
转发单元 （1）标记分组的转发，包括标记交换（出口 标记代替入口标记）与标记分组的封装。 （2）网络层分组的转发。 入口LER： （1）数据分组到LSP的映射。 （2）给数据分组加标记封装成标记分组。 （3）作为标记分组转发到下一个LSR。 出口LER： （1）将标记从分组中删除。 （2）作为网络层分组转发到下一跳。 （3）入口LER和出口LER均可实现网络层分 组的转发。
数据传输
数据传输就是数据分组沿LSP进行转发的过程
拆除连接
拆除连接就是通信结束或发生故障异常时释放LSP的过程
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MPLS的连接建立
连接建立的驱动方式
拓扑驱动、请求驱动、数据驱动（不同方式对分组转发的影响）
标记分配与分发
标记分发：上游标记分发和下游标记分发 下游标记分发：下游自主标记分发、下游按需标记分发
交换方式 路由方向 组播 服务质量保证 成本
可变长度分组
数据报方式 单向 多点到多点 尽力而为 低
固定长度信元（53 个byte）
ATM方式 双向 点到多点 根据不同业务提供不同服务质量保证 高
发展推动力
市场驱动
技术驱动
4
IP与ATM的比较
IP 与ATM融合的两种模式（1）
重叠模式 o IP层运行在ATM层之上 o 2个地址空间（IP地址与ATM地址） o 2种选路协议（IP选路协议与ATM选路协议）
IP交换的整个过程请按
观看
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IP 交 换 的 两 种 路 由
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3. Tag交换技术
Tag交换的组件
Tag交换的基本原理
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Tag交换组件
Tag交换节点由转发组件和控制组件构成。
（对应于IP交换中的ATM交换器和IP交换控制器）
转发组件：可以进行标签交换的Tag交换器。 Tag交换器中具有标签转发信息库。其信息是在控制驱动时将 路由映射到标签而形成的。 转发组件的转发机制是基于对固定长度的短标签的精确匹配算 法，而不是在网络层采用传统的最长匹配算法，并且转发机制独立 于网络层协议。
标记（Label）
它是一个短的、具有固定长度、仅在相邻 LSR 之间有意义、用来 标识和区分转发等价类FEC的标志。
标记映射
将标记分配给FEC。
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MPLS基本交换原理
MPLS交换采用面向连接的工作方式，信息传送要经 过以下三个阶段： 建立连接
对于MPLS来说，建立连接就是形成标记交换路径LSP的过程
标记交换路由器LSR（Label Switching Router）
o 边缘路由器LER（Label Edge Router）
o 核心路由器LSR
标记交换路径LSP（Label Switching Path）
MPLS网络为具有一些共同特性的分组通过网络而选定的一条通 路，由入口的边缘交换路由器，一系列核心路由器和出口的边缘交 换路由器以及它们之间由标记所标识的逻辑信道组成。
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2. Ipsilon公司的IP交换技术
IP交换机的体系结构 IP交换的基本原理
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IP交换机的体系结构（1）
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IP交换机的体系结构（2）
IP交换机由IP交换控制器和ATM交换器构成。
IP交换控制器：驻存了控制软件的高性能处理机 控制软件：选路软件+扩充软件（流的判别、Ipsilon流管理协 议、通用交换机管理协议）
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1. IP技术与ATM技术的融合
IP网络技术：
特点：技术简单，可扩展性好，灵活性高 存在问题：传输效率低，无法保证服务质量 ATM网络技术：
特点：可满足多业务需求，传输效率高，保证服务质 量，有流量控制
存在问题：技术复杂，可扩展性不好
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特性 连接方式
IP 无连接
ATM 面向连接
信息传送最小单位
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标签分配与选路功能
标签分配方法： 1）下游分配 2）下游按需分配 3）上游分配
Tag可支持的选路功能：
1）基于目的地的选路 2）分级选路 3）灵活选路
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上游标签分配
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下游标签分配
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4. 多协议标记交换——MPLS
什么是MPLS MPLS网络体系结构及相关基本概念 MPLS基本交换原理 交换节点LSR体系结构及工作原理
o 需要地址解析功能
CIP、LANE、MPOA是重叠模式
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CIP——Classical IP over ATM
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IP 与ATM融合的两种模式（2）
集成模式
o 单一的IP地址空间 o 单一的IP选路协议 o 需要控制协议（将3层的选路信息映射到2层直 通交换机制） Ipsilon的IP交换、Tag交换、MPLS是集成模式
标记分发协议LDP（Label Distribution Protocol）
MPLS的控制协议，用于LSR之间交换信息，完成LSP的建立、 维护和拆除等功能。
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转发等价类FEC（Forwarding Equivalence Class）
在MPLS网络中经过相同的LSP，完成相同的转发处理的一些数据 分组，这些数据分组具有某些相同的特性。FEC的划分通常依据网络 层的目的地址前缀或是主机地址。
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特性 地址
选路协议 地址解析功能 ATM信令 IP映射至直通连接 专用协议
重叠模型 二套（IP和ATM地址）
IP和ATM选路协议 需要 需要 不需要
集成模型 一套（IP地址）
IP选路协议 不需要 不需要 需要
实例
IPOA、LANE、MPOA
IP交换、标记交换、ARIS、MPLS
重叠模型与集成模型比较
6. LER和LSR所完成的功能有何不同？
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REQ（65.8)
0
LER0
1
LABEL(5)
0
LSR0
1 2
) 5.8 （6 REQ
0
LSR1
Q（ RE
1
) .8 65
2) L( E B LA
0 2
LER1
1
出端口
8) EL( LAB
路由表 目的地址前缀 下一跳入端口 LER0 LSR0 LSR2 LER1 65.8 65.8 65.8 65.8 LSR0 LSR2 LER1 0 0 0 0 1 2 1 ----
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什么是MPLS
MPLS是利用标记进行数据转发的。当分组进入网络 时，要为其分配固定长度的短的标记并将标记与分组封装 在一起，在整个转发过程中，交换节点仅根据标记进行转 发。
MPLS具有“多协议”特性，对上兼容IPv4、IPv6等 多种主流网络层协议，将各种传输技术统一在一个平台之 上；对下支持ATM、FR、PPP等链路层多种协议，从而 使得多种网络的互连互通成为可能。
流的判别：用来判别通过ATM连接传送的数据流。
Ipsilon流管理协议（IFMP）：IP交换节点之间的协议，用于2 层标记（VCI）的分配，一个节点通过该协议通知相邻节点将某一标 记与特定的IP流相关联。 通用交换机管理协议（GSMP）：是IP交换机内部IP交换控制器 与ATM交换器之间的通信协议，用于IP交换控制器控制ATM交换器 的工作。 ATM交换器：ATM交换结构+输入/输出端口
控制组件：选路功能、生成标签和网络层路由的捆合信息、在 Tag交换器之间传送标签捆合信息。
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Tag交换的基本原理
1）传统路由协议hop-by-hop方式基于目的地址的选路 2）标签分配和标签的捆合，形成标签信息库TIB 3）基于标签的数据转发 4）通信结束，标签清除 Tag交换具有面向连接的特性。
标记信息表
0
LSR2
1
LER0 LSR0 LSR2 LER1
目的地址前缀 下一跳入端口 出端口 入标记 出标记 65.8 65.8 65.8 65.8 LSR0 LSR2 LER1 0 0 0 0 1 2 1 ----
--5 8 2
5 8 2
----
----
---
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MPLS的连接拆除
连接的拆除也就是标记的取消。标记取消的方式主 要有两种。

采用计时器方式 通过LDP消息取消标记

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MPLS交换节点的体系结构及工作原理
路由协议 （OSPF， BGP）
标记分发 协议
路由表
LIB标记 信息库 控制 单元
TCP/IP
ATM等交换机构 标 记 路 径
LFIB
转发单元
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控制单元 （1）运行网络层路由协议，创建和 维护路由表。 （2）运行LDP协议进行标记分配和 分发，创建和维护标记信息表LIB。 同LSR。
LSR
LER
LSR与LER的比较
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思考题：
1. 重叠模式和集成模式的技术特点是什么？ 2. IP交换机是如何构成的？ IFMP协议和GSMP协议 在IP交换中完成的主要功能是什么？ 3. Tag交换所必需的组件是什么？各完成什么功能？ 4. 试简要叙述采用下游分配标签的Tag交换的过程。 5. MPLS交换的特点是什么？